• 한국환경농학회지
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• 제30권3호
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• pp.295-303
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• 2011

혐기성 소화 반응조에서 항생항균물질의 영향을 평가하기 위해서 회분식 및 연속식 실험을 통하여 biogas 발생량, 유기산 생성, 유기물 제거 거동 등을 관찰하였다. 회분식 조건에서 단일항생항균물질 1~10 mg/L에서는 저해 영향이 관찰되지 않았으며, 50 mg/L에서 일부 VFAs가 축적되었고 16~30%의 유기물 제거효율이 감소되었지만, 일시적 저해 영향 후 점차 안정되었다. 그러나 항생항균물질 100 mg/L에서 바이오가스 발생량이 48~58% 감소하였으며, VFAs가 메탄으로 전환되지 않고 축적되었다. 연속식 반응기에서 4종의 혼합항생항균물질을 1~10 mg/L 주입시 미생물에 대한 저해영향은 없었으며, 50 mg/L 주입시 30~40%의 메탄가스 발생량이 감소하였고, 이는 이론적 메탄발생량의 60~65% 수준이었다. 항생항균물질 100 mg/L 주입시 85% 감소한 약 2.2 L/day의 바이오가스가 발생하였으며, 서서히 회복하여 7.2 L/day까지 바이오가스가 발생하였으나 대조군 대비 52% 수준이상은 회복되지 않았다. 항생항균물질 50 mg/L에서는 독성 저해 후 반응조 체류시간의 3배인 약 30일 정도 후 유기물 제거효율 및 바이오가스 회수가 가능하였으나, 100 mg/L 주입 후 40일 후에도 유기물 제거효율 및 바이오가스 발생량은 낮은 수준이었다. 따라서 혐기성 소화조에 고농도 항생항균물질이 유입되어 저해영향이 관찰되었을 경우 소화슬러지의 일부 또는 전체를 교체해야 할 것으로 판단된다. 혼합항생항균물질을 10~100 mg/L까지 주입하였을 경우 잔류항생항균물질 농도는 주입 6시간 후 CTC 80~90%, OTC 50~70%, SMZ 80~90%, TLS 20~40%가 반응조내에서 독성으로 작용한 후 입자성 유기물이나 EPS 등에 흡착되거나 소화온도에 의하여 감소한 것으로 판단된다. 따라서 혐기성 처리를 이용한 공정에 고농도 항생항균물질이 포함된 유기성폐수가 유입되었을 경우 공정의 유지관리에 어려움을 줄 수 있으며, 혐기소화조 유출수내 잔류항생항 균물질이 자연수계로 유입될 경우 2차 오염을 야기할 수 있기 때문에 항생항균물질의 사용의 적절한 관리가 요구되어 진다.

• 한국도시환경학회지
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• 제18권4호
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• pp.473-483
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• 2018

본 연구에서는 Lab 규모의 생물반응장치를 제작하여 운전조건 변화(온도, 저해물질(Cl), 활성화된 질산화균 투입 등)가 질산화에 미치는 영향을 파악하여 저온 조건에서 질산화효율을 향상시킬 수 있는 방안을 찾고자 하였다. $NO_2{^-}-N+NO_3{^-}-N$ 농도 실험에서 $20^{\circ}C$의 경우 염소를 투입하여 질산화균을 사멸한 후 활성화된 질산화균을 투입하면, 정상수준까지 회복하는데 약 4일 정도 소요되었다. $10^{\circ}C$의 경우, 활성화된 질산화균을 투입하여 이전 상태로 회복 되는 데는 약 7일 정도 소요되어 $20^{\circ}C$에 비하여 약 3일이 더 소요되었다. 비질산화속도 실험에서는 $10^{\circ}C$ 운전조건에서 활성화된 질산화균 투입 후 1일경과시 비질산화속도는 0029 mgN/gSS/hr에서 6일 경과시 0.767 mgN/gSS/hr까지 증가하였다. 선형 모형식과 지수함수 모형식에 의한 8일 경과후의 비질산화속도는 각각 0.840, 3.625 mgN/gSS/hr로 예측되어 정상수준인 2.592 mgN/gSS/hr을 상회하는 것으로 예상되었다. 본 연구를 통하여 저온 운전시 활성화된 질산화균을 주입하면 질산화효율을 향상시키는데 많은 효과가 있음을 확인하였다. 향후 연구에서 현장별 운전특성을 고려한 ANB 투입량의 결정, 효율적인 ANB reactor의 설계 등에 대한 추가적인 연구가 진행된다면 동절기 질산화효율 향상에 많은 기여를 할 수 있을 것이다.

• 대한환경공학회지
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• 제39권5호
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• pp.237-245
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• 2017

본 연구는 전라북도 내 하수처리장 방류수를 효율적으로 재이용하기 위해 일일 방류량이 $5,000m^3$ 이상 되는 12개 하수처리장을 대상으로 방류수 수질을 조사하고 처리장 주변 현황을 파악하여 용도별 재이용 가능성을 제안하는데 목적을 두었다. 추가적으로 방류수를 재처리하기 위한 실험실규모의 실험도 수행하였다. 방류수는 7개 용도별 수질기준에 근거하여 중금속 16개 항목을 포함한 총 28개 항목을 수질 분석하였다. 분석결과 부적합 항목은 색도, BOD, TN, SS, 염화물, 전기전도도 등 6개 항목이며, 색도와 TN이 각각 8개소, 5개소로 가장 높았다. 유입원수가 공단폐수 및 음식물처리수가 유입되는 처리장의 경우 염화물과 전기전도도가 높았다. 방류수 재처리없이 직접 재이용수로 가능한 처리장은 4개소였다. 실험실 규모의 실험(Lab test)은 모래여과(SF)-활성탄흡착(GAC)-정밀여과(MF)-역삼투압(RO) 순으로 실험을 수행하였다. 총대장균군, 색도, 부유물질(SS) 제거는 SF와 GAC조합이 경제성과 처리 효율면에서 가장 적절하였으며, 염화물과 전기전도도는 SF, GAC, MF에서는 큰 효과가 없었으며, RO처리 후 90% 이상의 제거효율을 보였다. $UV_{254}$는 원수가 0.3651/cm에서 SF-GAC공정 후 0.0306/cm로 92% 이상의 높은 제거효율을 보였다. 중금속 중 총붕소(B-total)는 SF-GAC-MF-RO 처리 후 0.7054 mg/L에서 0.0854 mg/L로 88% 제거효율을 보였다. 결론적으로 각 처리장은 방류수 수질분석결과와 주변 지형을 고려하여 방류수 재이용 용도를 선택하여야 한다. 또한 재처리가 필요한 경우 처리할 수질 항목과 처리비용을 고려한 처리방법을 결정하는 것이 적절하다고 판단된다.

• 대한환경공학회지
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• 제29권6호
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• pp.715-721
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• 2007

전자산업 중 반도체 및 LCD 공장과 같이 폐수에 불소가 다량 함유되어 있는 경우, 불소처리를 위하여 과잉으로 사용되는 소석회에 의하여 처리수의 잔류 칼슘농도가 높으며, 높은 잔류칼슘 농도는 폐수의 재이용 시 일반적으로 채택되는 membrane 공정의 불안정한 운전을 초래하게 된다. 따라서, 전자폐수의 재이용을 위하여 신뢰성 있으며, 경제적인 칼슘제거기술의 개발이 절실히 필요한 실정이다. 본 연구에서는 캐비테이션을 이용한 Hyperkinetic Vortex Crystallization(HVC) 공정을 적용하여 폐수중의 칼슘 이온의 calcification 속도를 촉진하였으며, HVC 공정 적용 시 기존 소다회법에 비하여 동일 약품 주입농도에서 31% 높은 칼슘제거효율을 보였다. 또한, 전자산업 폐수의 재이용을 위한 경제적인 칼슘제거효율인 70%를 달성하기 위한 최적 소다회 주입농도는 유입수 대비 530 mg/L였다. 반응조 내 동질의 반응 핵인 calcite seed 농도가 칼슘제거효율에 큰 영향을 주며, 최대 칼슘제거효율을 달성하기 위한 calcite seed 농도는 $800\sim1,200mg$ SSA이였다. 또한, 소다회 주입에 따른 calcite 발생량은 평균 0.30 g SS/g $Na_2CO_3$였다. HVC 케비테이션 생성장치의 설계 시 HVC 장치 통과횟수를 $2\sim5$회 범위에서 안전율을 고려하여 용량선정을 하여야 한다. HVC 공정을 이용한 연속회분식 운전 결과, 유입수 칼슘농도 변화폭은 $74\sim359$ mg/L(평균 173 mg/L)로 매우 컸던 반면, 처리수 칼슘농도는 $30\sim72$ mg/L(평균 49 mg/L)로 비교적 안정적인 처리효율을 보여주었다. 본 연구결과 HVC 공정은 화학약품 사용량의 절감 및 이에 따른 화학슬러지 발생량의 감소를 기대 할 수 있는 친환경기술로 유지관리비를 최소화할 수 있는 장점이 있었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권6호
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• pp.617-636
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• 2015

목포항 주변은 인공 담수호(영산호, 영암호, 금호호)와 여러 육상기인 담수 유입원(소하천, 하수 처리장 방류수, 담지하수)이 분포되어 있다. 이 중 담수 유입량이 가장 많은 인공 호수의 방류 후 10일 이내에 목포항 주변해역에서 영양염(DIN, DIP, DSi)과 기타 수질인자(Chl-a, 수온, 염분, DO, COD, SS)의 분포 특성에 대해 2008년 1년 동안 4회(5월, 7월, 9월, 11월) 현장 조사를 수행하였다. 소하천, 하수처리장 방류수, 담지하수 등의 영양염 농도가 훨씬 더 높음에도 불구하고, 방조제 수문 개방을 통한 담수 방류가 주된 영향을 미치고 있었다. 통계 분석 결과 DIN, COD, 그리고 Chl-a가 염분과 음의 상관관계를 보였다. 따라서 영산호 방조제의 방류 규모와 시기, 그리고 영양염 농도는 전면 해역뿐만 아니라 외해역의 수질 분포에 있어서 중요 영향 인자임을 보이고 있다. 그러나 이번 조사 기간 중 9월에 영산호의 방류가 없었음에도, 하구역의 저층부에 영양염의 첨가가 발생하고 있었다. 이러한 결과는 영산강 하구역의 환경 및 생태계에 미치는 누적 영향에 대해 인공 담수호뿐만 아니라 다른 담수 유입원별 특징, 또는 저층 퇴적물로부터의 용출 등을 고려하여 통합적인 평가가 이루어져야 한다는 점을 나타내고 있다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제56권1호
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• pp.6-13
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• 2018

석탄화력발전소 온배수열 활용하여 발전소 인근지역 시설농업에 난방열을 공급하는 사업의 배관투자비는 설치거리에 비례하여 증가하고 발전소와 떨어진 거리는 경제성 확보에 문제를 낳는다. 또한, 설치거리가 짧은 경우는 난방열 수요 확보가 어려워 경제성 확보의 문제가 있을 수 있다. 본 연구에서는 기준 열배관로 신설길이 1 km에 대한 경제성 평가와 열배관로 신설길이 변동에 따른 민감도를 정부지원금 수준, 난방열 수요량 수준과 정부지원금 증가에 따른 경제성 확보가능 열배관로 신설거리 수준에서 분석하였다. 분석결과 기준 열배관로 신설길이에서는 NPV 131백만원, IRR 15.73%로 경제성을 확보 가능한 것으로 평가되었다. 다만, 민감도 분석결과 열배관로 신설길이가 2.6 km를 초과하는 경우 NPV가 음수로 나타나 경제성을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 결과적으로 초기투자비의 50%를 정부가 지원하는 경우 5.3 km, 80%를 지원하는 경우 11.4 km 이내에서 경제성을 확보하는 것으로 분석되었다. 기준 열배관로 신설길이에서는 난방열 수요가 기준 열수요 대비 62% 수준 이하로 감소하는 경우 경제성이 없으며, 열배관로 신설길이가 2 km에서는 기준 열수요 대비 14%만 감소하여도 경제성을 확보하지 못하는 것으로 분석되었다. 초기투자비대비 정부지원금 비율이 증가하는 경우 열배관로 신설거리의 탄력성이 증가하여, 열수요 1단위에서 부담하는 시설투자비인 고정비가 감소한다. 이는 단위당 생산원가가 감소하는 효과로 나타나고 시설농업에 더 저렴한 수준으로 열을 공급할 수 있음을 의미한다. 정부지원금은 열배관로 신설거리가 증가하는 효과로 경제성이 확보될 수 있고, 열수요 개발가능 범위 증가에 따라 추가적인 경제성을 확보할 수 있다. 초기투자비 대비 정부지원금 비율이 증가할수록 생산단가 감소로 인한 시설농가의 에너지비용 또한 감소할 것으로 예측된다. 본 연구결과는 발전소 온배수열 활용사업에 대한 정부지원금의 효과성을 경제적 평가측면에서 분석한 점에서 의의를 가지며, 향후 시범적용 또는 Pilot 단계의 실제 적용사례를 기반으로 한 경제성 평가결과에 대한 필요성을 제기할 수 있는 근거가 된다.

• 한국토양비료학회지
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• 제44권3호
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• pp.434-441
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• 2011

축산농가에서 소규모로 발생하는 고농도의 질소와 인을 함유한 축산폐수의 처리효율을 극대화시키기 위해 수생식물여과조-활성슬러지조-인공습지로 구성된 축산폐수처리 시스템에서 축산폐수 재주입 비율별 및 주입방법별 수처리 효율을 조사하였다. 축산폐수의 재주입 비율별에 따른 처리효율을 조사한 결과 COD, SS, T-N 및 T-P 처리효율은 30% < 70% ${\leq}$ 100%의 순으로 재주입 비율이 증가함에 따라 오염물질의 처리효율이 점점 증가하는 경향이었다. 또한, 주입방법에 따른 COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율을 조사한 결과 1차 및 2차 처리조까지는 연속적 주입이 간헐적 주입에 비해 약간 높은 처리효율을 보였으나, 3차 처리조 부터는 비슷한 처리효율을 보였으며, 방류수 중COD, SS, T-N 및 T-P의 처리효율은 연속주입방법이 각각 99.5, 99.8, 99.0 및 99.8%로 간헐주입에 비해 약간 높았다. 이들 결과를 미루어 볼 때, 본 현장 인공습지 축산 폐수처리장에서 은 적합한 축산폐수의 재주입 비율과 주입방법을 선정한다면 질소 및 인 처리효율을 향상 시킬 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경농학회지
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• 제27권1호
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• pp.27-34
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• 2008

농어촌 등에서 소규모로 발생하는 하수를 자연정화공법 의한 인공습지에서 효과적으로 처리하기 위하여 소형 하수처리장치를 호기성조 및 혐기성조로 구분하여 시공한 다음, 최적 하수 부하량을 조사하기 위해 하수 부하량별 오염물질의 처리효율을 조사한 결과 호기-혐기 조합형 소형 하수처리장에서 전반적으로 하수 부하량이 증가함에 따라 오염물질의 처리효율이 점점 감소하는 경향으로 특히 하수부하량 300 $Lm^{-2}day^{-1}$ 이상에서 수처리효율의 감소폭이 약간 컸다. 따라서 본 소형 하수처리장에서 BOD, $COD_{Mn}$, 탁도, T-N 및 T-P를 안정적으로 처리하기 위한 최적 부하량은 300 $Lm^{-2}day^{-1}$ 이었고, 이 때의 방류수 중 BOD, $COD_{Mn}$, 탁도, T-N 및 T-P의 처리효율은 각각 99, 94, 99, 49 및 89%로 현행 방류수 수질기준을 만족하면서 안정적으로 처리되었다. 하지만 본 소형 하수처리장에서 방류수 중의 T-N 및 T-P 함량은 각각 $28.5{\sim}29.4$ 및 $0.9{\sim}2.1mgL^{-1}$ 정도로서 앞으로 질소와 인의 방류수 수질기준이 각각 20 및 2 $mgL^{-1}$로 강화됨에 따라 보다 안정적인 수처리를 위해서는 T-N 및 T-P 처리효율을 향상시켜야 할 것으로 판단된다. 이에 최적 하수 부하량하에서 질소와 인의 강화될 방류수 수질기준(질소 20 $mgL^{-1}$ 및 인 2 $mgL^{-1}$)을 만족시키면서 안정적인 하수처리를 위한 최적의 수처리 공정개선 방안을 조사하였다. 호기-혐기 조합형 소형 하수처리장에서 수처리 공정개선 중 질소 및 인의 처리효율 향상이 가능한 방안은 혐기성조의 깊이 및 여재 입경 변경과 여재에 굴패각을 혼합한 방법이었다. 혐기성조의 깊이 및 여재 입경 변경 조건 중 혐기성조 1.5 m 깊이에서 여재 A(유효입경 1.50 mm)를 사용한 경우 T-N 및 T-P의 처리효율을 각각 10 및 3% 향상시켰고, 여재에 굴패각 혼합한 경우 T-N 및 T-P의 처리효율을 각각 14 및 7% 향상시켰다. 또한 동일한 조의 체적하에서 혐기성조의 깊이를1.5 m로 깊게한 것은 혐기성조 깊이 1 m에 비해 부지면적을 약 33% 정도 감소시킬 수 있을 것으로 판단되며, 또한 굴패각을 사용한 것은 폐기물의 재활용면에서도 매우 효과적인 방안으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국환경복원기술학회지
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• 제9권1호
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• pp.89-99
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• 2006

The growth and biomass of reeds(Phragmites australis) growing in a subsurface treatment wetland system were investigated from April 2003 to October 2003. Nitrogen(N) and phosphorous(P) concentrations in above-ground(AG) and below-ground(BG) tissues of reeds were examined and the removal rate of N and P by reeds were analyzed. The system, 29 m in length, 9 m in width and 0.65 m in depth, was constructed in June 2001 on a floodplain in the down reach of the Kwangju Stream in Korea in order to purify polluted water of the stream. A bottom layer of 45 cm in depth was filled with crushed granites(15~30 mm in diameter) and a middle layer of 10 cm in depth was filled with pea pebbles(10 mm in diameter). An upper layer of 5 cm contained course sand. Reeds were transplanted on the surface of the system, which were dug out of natural wetlands, and their shoots were trimmed 40 cm in height. The height and density of the shoots averaged 237.7 cm and 244.0 shoot/$m^2$, respectively, when the reeds grew fully. The maximum biomass of AG and BG tissues were 1,964 and 1,577 g/$m^2$, respectively, and the AG : BG ratio of biomass was 1.26. Mean AG and BG dry weights were recorded as 1,355 and 748 g/$m^2$, respectively. The AG and BG tissue concentrations of N averaged 12.37 and 10.01 mg/g, respectively, and those of P 2.37 and 2.03 mg/g, respectively. Inflow to the system averaged 40 $m^3$/day. The concentrations of total nitrogen(T-N) in influent and effluent were 8.4 mg/L and 3.2 mg/L, respectively, and those of total phosphorous(T-P) were 0.73 and 0.38 mg/L, respectively. The total removal of T-N and T-P by the system during the investigation period averaged 140.2 and 9.7 g/$m^2$, respectively, and the total uptake of N and P by the reeds were calculated as 24.39 and 4.73 g/$m^2$, respectively. Average removals of about 17% of N and about 49% of P by reeds were recorded. The N and P concentrations in AG tissues were significantly different among the three zones of the system:near to inflow(St1), in the middle of system(St2), and near to outflow(St3). The N and P concentrations in BG tissues were also significantly different among St1, St2 and St3. N and P concentrations in AG and BG tissues of reeds growing in St1 were higher than those in St2 and St3. The height and density of shoots of reeds in St1 were larger than those in St2 and St3. Significant amounts of N and P in the influent were taken up by reeds in St1.

• 대한환경공학회지
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• 제33권3호
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• pp.162-166
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• 2011

인위적인 배출에 기인한 인의 축적은 지표수에서 발생하는 부영양화의 가장 큰 원인이다. 본 연구에서는 이러한 인을 제거하기 위하여 titanium oxysulfate-sulfuric acid 분말을 이온교환 물질로 하여 알지네이트 겔에 고정화시켜 수용액 상에 존재하는 인 제거 효율을 정량화하여 보았다. 본 연구에서 적용한 흡착물질의 고정화 기법은 1) 알지네이트 수용액에 흡착물질을 주입한 후 고정화시키는 것, 2) 초음파를 이용한 흡착물질의 분산 기법, 그리고 3) 수용액 상태의 흡착물질을 알지네이트 수용액과 반응시켜 고정화시키는 방법 등이다. 평형과 비평형 흡착 실험은 3가지 다른 기법으로 제작한 담체를 적용하여 진행되었으며, 이를 통해 흡착 용량과 시간에 따른 인의 제거율을 구득할 수 있었다. 평형배치 실험 결과는 Langmuir 흡착 등온선을 이용하여 분석하였으며 수용액 기법을 적용하여 담체를 제작하였을 때 92.26 mg/g으로 가장 높은 인 제거능을 나타내었다. 또한 비평형 배치 실험 결과는 pseudo-second-order kinetic 모델을 따라 분석하였으며 그 결과는 평형 배치와 유사하였다. 본 실험에서 제작한 티타늄 분말을 고정화한 담체는 기반물질의 경제성 확보와 담체 제조 기법 가운데 수용액 기법의 높은 흡착능 유지를 통하여 하 폐수에 존재하는 인을 경제적으로 제거하는데 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다.